JPS588477B2 - 地下に埋設されたパイプ又はケ−ブルが調査すべき地域内に存在するか否かを検知する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は地下に埋設されたパイプ又はケーブルが調査す
べき地域内に存在するか否かを検知する方法及び装置に
関するものである。

従来、パイプ又はケーブルの埋設位置を検知する装置は
一般に検知器を調査位置付近で移動せしめ異なった位置
で地下の導体から発するエネルギの振幅を比較するよう
にしたもので、パイプの平面位置はエネルギの位置がゼ
ロ又は最大かをプロットして探知していた。

しかしながら、パイプ又はケーブルが埋設されていない
特別な位置を単純に決定することが望まれ、前記特別な
位置の付近を調査する必要性なしにパイプ又はケーブル
の有無を単純に突きとめることが可能な技術が必要とな
り、更に同技術は特殊技能を有するオペレータを必要と
することのないことが望まれる。

本発明の目的はパイプ又はケーブルが調査スべき地域内
に埋設されているか否かを迅速にかつ正確に決定する方
法及び装置に関するものである。

本発明は、アンテナコイルがその延長軸線で地面上に多
角形の面積の各角を限定するように配列されたアンテナ
コイルとアンテナコイル中に生じた信号の位相を比較し
かつ前記信号が同位相か又は不等位相かを表示するレシ
ーバとによって構成される装置を提供する。

通常の状態において、地下に埋設されたパイプ又はケー
ブルは検知できる何らかの形態のＡＣエネルギを帯びて
いる。

本発明による装置を調査すべき地域の上に設置すると、
該調査すべき地域の形状は前記装置下方にある地面を多
角形の面積に限定するように決められ、もしパイプ又は
ケーブルが前述した地域に埋め込まれていると、パイプ
又はケーブルによって放射されるＡＣエネルギがコイル
中に記憶された信号間に位相差を生じせしめる。

好ましい形態は３つのコイルを用いて三角形の面積を限
定することで、これを用いることによって装置を最小に
すると共に４つのアンテナコイルで限定されるいわゆる
四角形の面積を二等分するような位置にパイプが存在す
ることによって生じるエラーの可能性を減らすものであ
る。

コイルは相互に平行な軸に強固に取り付けてもよいが、
好ましい配置はコイルが互いに下方に向って外方に拡が
るように旋回可能に取り付けることである。

このようにコイルを旋回可能に配置することは、装置の
操作範囲（例えばカバーする面積）を任意に増減するこ
とが可能となる。

レシーバはコイルからの各位相が同位相か又は等しくな
いかを各々示すようになされた゛イエス／ノー″メータ
を協働せさめることが好ましい。

コイル中に発生する信号の位相を比較するために種々の
手段が用いられる。

一例としてレシーバが全コイルからの出力を比較する位
相弁別装置と協働するものがある。

他の例としてレシーバが１つのコイル出力を参考信号と
して用いて、更に同参考信号と他のコイルからとの信号
間の位相を比較するものがある。

更に他の実施形態として、レシーバは複数のコイル出力
を結合してその出力とコイルの１つからの出力とを位相
検出中で比較するようにしたものがある。

この場合、コイルの出力が先ず各々ハイ−パス／ローパ
ス増幅器を通って連結されるのが好ましい。

第４の実施例はコイルからの信号を異なった周波数でモ
ニタするレシーバを造ることである。

このようにすることはパイプ又はケーブルによって放射
されるＡＣエネルギが例えば一般的に用いられる５０Ｈ
ｚの電源周波数そのものである可能性を考慮に入れなけ
ればならないからである。

この場合レシーバはコイルからの信号を２つの異なった
周波数で同時にモニタするように設計しなければならな
い。

前述した各々の場合、コイルの信号は積分して感度を増
すことができる。

本発明はまた前述した本発明による装置を用いることに
より、埋設されたパイプ又はケーブルが調査すべき地域
内に存在するか否かを検知する方法に関し、本装置を調
査すべき地域の上方に位置せしめてコイル中に生じる信
号の位相を比較して表示される信号の位相が等しいか又
は等しくないかを決めるものである。

もし、３つのコイルによって限定されるいわゆる三角形
の面積よりも調査すべき地域が更に広大なものである場
合、本装置は必要とする大きさの面積をカバーするため
に地上を移動しなければならない。

一つの便利な方法として、コイルの１つを通過する軸の
廻りに本装置を回転せしめ、その結果円形の面積につい
てモニタすることが可能であり、同円の半径は２つのコ
イル間の距離に等しい。

埋設されたパイプ又はケーブルに実際何らのＡＣエネル
ギが帯電されていなければ、誘導発生器を本装置の廻り
に移動させて埋設されているパイブ又はケーブルを励磁
せしめてＡＣエネルギを誘導させてもよい。

以下本発明を図面に示す実施例に基ずいて説明する。

第１図は本発明による装置を示し、図中配列されたコイ
ルアンテナ１ ，２，３にイエス／ノーメータ４が接続
している。

これら３個のコイルは仮想三角形５の各角で垂直方向に
配置され、コイル個々の出力は−Ｔ５Ｓ１ｎθに比例す
る。

Ｄはアンテナコイルと地下の電磁波放射源までの距離、
θはコイル軸と、コイルの中間点と放射源の最も近い部
分との間を結ぶ線との間の角度である。

本装置をよりコンパクトにするためにアンテナ１ ，２
．３の間隔をもつと接近せしめかつ垂線に対し外方に向
って拡がるように傾斜せしめ、更にコイル自身によって
形成される三角形の面積よりも更に広い三角形の調査地
域及び地下をカバーすることが可能である。

実用上、コイルは図中、符号３２で示されるコイルのよ
うに旋回可能に取り付けられているので位相感度範囲の
大きさはさまざまなものとすることができる。

装置は伸縮自在の脚６に取り付けることが可能であり、
図において脚は最も高い位置に調整してある。

もし、平面上において三角形５の内に何も放射エネルギ
源が存在しないならばアンテナ１，２及び３の出力は同
位相である。

しかし、もし三角形中に何らかの放射エネルギ源が存在
するならば２つのアンテナ間に位相差が存在し、従って
前記２つの延長軸線間に放射エネルギ源がまたがってい
る。

第２図において、もし第１図に示す装置が図示の配列の
如く穴をあける可能性のある場所の上にアンテナ１，２
及び３が位置していると、パイプ又はケーブルがＡの位
置でエネルギを放射するとアンテナ２と３は相互に同位
相であるが、アンテナ１はアンテナ２と３とは異なった
位相である。

もし、パイプ又はケーブルがＢの位置でエネルギを放射
するならばアンテナ１と２は同位相でアンテナ３とは逆
位相である。

前述した各々の場合、穴を掘る位置が“不適格″である
ことを示している。

しかしながら、パイプ又はケーブルがＣ又はＤのどちら
かの位置にあれば３つのアンテナ１，２，３は同位相と
なり位置が゛適”であるとイエス／ノーメータ４に示さ
れる。

埋設した導体が発する固有の信号は種々の形態がありレ
シーバの配列は下記に記述するような方法で操作しなけ
ればならない。

実質上地下に埋設された全ての長い導体は故意にエネル
ギが与えられているか否かにかかわらず何らかの形でＡ
Ｃエネルギが帯電されている。

例えば、殆んどの水道管及びガス管は５０ＨｚのＡＣ迷
走主帰電流が帯電されている。

また同様にして電力及びラジオ周波数源による誘導で導
体にエネルギが与えられており、従って地下に埋設され
る導体に実用上エネルギを発する特別な誘導は不要とな
る。

従ってレシーバは全てに供される金属の８０〜９０％、
可能性としてはもつと多く検知することができる。

しかしながら予防のために誘導発生器を適当な間隔
をおいて装置の廻りに移動させてＡＣエネルギが何ら帯
電していなくとも金属導体に励磁を付加してもよい。

この発生器の周波数は５００Ｈｚから１００ＫＨｚ又は
１０ＭＨｚ未満の帯域内とし、１つ又はそれ以上の周波
数の放射エネルギを同時に発するようにしてもよい。

このエネルギによって放射中に誘導される電流は下記に
記述する如く位相を弁別することが可能である。

移動する誘導発生器からピックアップされる直接放射は
全アンテナが同位相となり従って誤った応答は生じない
。

レシーバは連続して又は同時に異なった周波数帯域を受
信する必要がある。

その理由は電力ケーブルは非常に強い信号を発生するこ
とができ、その周波数は５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。

他に電磁波の発生源として電話線等が存在する。

また、電流を誘導するために選択した周波数を地面に放
射する技術が公知で、それによって金属パイプ中に２次
電磁場が作られる。

また、検知すべき場所から離れた所で金属パイプに接近
することが時々可能で、従って電流を金属パイプに流す
ことが可能となりパイプのほぼ全長に検知可能な磁場が
生じ、この磁場の拡がりは調査地域を覆うものである。

通常、この流した電流に５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの電源周
波数を用いることはない。

その理由はどんな検知可能な信号でも近くに電源ケーブ
ルがあると圧倒されたり又は打ち負かされたりするから
である。

従って操作の１モードにおいて、電源の電流から生じる
強磁場を検知し、操作の他のモードにおいて非常に弱い
磁場（電源の強磁場が１０００倍程強い）を電源周波数
よりも十分高い周波数で検知するようにする。

このように２つの周波数でモニタすることによって電源
による強磁場に邪魔されることなくパイプからの弱い信
号を検知することができるものである。

従って、下記に示す（ａ） ， （ｂ）の周波数を連続
して又は同時に受信することが望ましい。

（ａ）５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの電力周波数（ｂ） 例
えば１０００Ｈｚから拡張可能として１０ＭＨｚ ま
でで、１０００Ｈｚ以下を遮断する：広域周波数帯 このような，信号を連続的に受信する場合これらのモー
ドの切換えは手動又は自動で行なう。

第３図は上述した様式を４つの回路例を示したものであ
る。

第３Ａ図中、３つのアンテナコイル１ ，２．３の出力
は各々増幅器１１ ，１２．１３に入力され、位相弁別
装置１４に伝達され、ゲート１５を制御する。

アンテナコイルの出力を比較して所定の周期に変換し、
アンテナ１ ，２．３の出力が本質的にほぼ同位相であ
るならば位相弁別装置はゲートをスイッチするように感
知し装置は゛ゴー”を表示して安全に穴掘が可能となる
。

もしいずれかの位相が非類似であればゲートは作動され
ず゛ノーゴー”の位置が表示される。

第３Ｂ図は他の実施例を示し、アンテナ１，２，３から
の信号は増幅器と制限器との結合回路１６１７．１８に
供給され、アンテナ１からの信号は参考用として用いら
れ、同信号は位相比較器１９と２０中で各々コイル２と
３からの信号と共に別別に比較される。

いずれかの位相比較器が不一致の位相を検知すると、連
動するスイッチ２１又は２２が閉じてゴー／ノーゴーを
表示器２３に作動させる。

第３Ｃ図においてアンテナ１ ，２．３の出力は各々ハ
イーパス／ロー−パス増幅器２４，２５，２６に入力し
、これらからの出力は結合されて位相検知器２７の入力
側の一つに入力される。

位相検知器の他の入力側にアンテナ１からの参考信号を
受信させる。

前記位相検知器の出力はゲート２８を制御する。

アンテナの１つが異なった位相であると位相検知器の入
力側の１つが他に対して位相の進み又は遅れを生じさせ
、更にゲートはそれに応じて作動する。

異なった周波数を受信しようと思う場合は第３Ｄ図に示
す回路が適用される。

図中アンテナの各出力は増幅器３１，３２及び３３に各
々入力され、更に１組のフィルタ３４，３５：３６，３
７；及び３８，３９に入力される。

ここでフィルタ３４，３６．３８は５０Ｈｚの参考信号
を通過させるフィルタ、フィルタ３５，３７，３９はハ
イーパスフィルターである。

フィルタ３４，３６．３８の出力は位相検知器４０に連
結し、一方ハイーパスフィルタの出力は位相検知器４１
に供給している。

検知器４０，４１がゲート４２を制御し、ここに、アン
テナからの出力のいずれかが不等位相の信号で存在すれ
ば゛ノーゴー″の位置に表示される。

第３Ｄ図に示す位相検知器の結線は第３Ａ図の方法と同
様である。

前述した回路のいずれかにおいて、信号は一定の時間、
１秒から１０秒の間で積分される。

これは一般的な場合に小さい信号のエネルギも検知可能
なものである。

多角形の面積を限定する３つのコイルよりも更に多くの
コイルを有することが可能である。

これは三角形の場合と同じ原理が適用されコイルが増え
た分だけ回路を増加すればよく、これは第３Ｂ図にその
路図が示されている。

第４図は更に詳細な回路を示している。

ここでアンテナ１，２及び３は各々増幅器５１ ，５２
及び５３に入力し、それからアナ口グーデジタル変換器
５４，５５．５６に入力している。

アンテナ１からの信号は参考信号として用いられ、更に
参考信号と他の２つの信号間の位相の比較は排他的オア
ゲート５１及び５８で行なわれる。

前記ゲート５７ ，５８の出力はインバータ５９．６０
を介してＡＮＤゲート６１に接続しそれから更にＡＮＤ
ゲート６２に導かれ、同ＡＮＤゲート６２の他の入力側
に参考信号を入力する。

このＡＮＤゲート６２を設けたのは排他的オアゲートが
比較している信号の周波数を倍にする傾向があるからで
ある９ゲート６２の結合された出力はインバータ６３を
介してＡＮＤゲート６４に入力される。

また参考信号は１ ０ ０ ｍＳの負パルスを生じるり
・トリガラブル単安定型マルチバイブレータ６５に入力
され、同パイブレーク６５の出力はゲート６４の他の入
力側に入力される。

これは位相比較器中に発生する何らかのスイッチ機構が
損傷することを阻すると共に極端に強い感度からユニッ
トを防ぐものである。

ゲート６４の出力はもう一つのリトリガラブル単安定マ
ルチバイブレータ６６をトリガーするために用いられ、
同バイブレータは２５０ｍＳのネガティブ（ｎｅｇａ
ｔ ｉｖｅ ）パルスを発振する。

６γ，６８はフリーランニング発振器（ｆｒｅｅｒｕｎ
ｎｉｎｇ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）で、発振器６７は周
期５ ０ ０ ｍＳを有し、発振器６８は約８ｋＨｚ
の可聴周波数を有している。

発振器６７は反対位相（ａｎｔ ｉ−ｐｈａｓｅ）の２
つの出力を有し、同出力を各々ＡＮＤゲート７０と７１
に各々入力し、同ゲートの他の入力側にインバータ６９
を介して回路６６から２５０ｍＳのパルスを入力する。

ゲート７１の出力をＡＮＤゲート７２に入力し、同ゲー
ト７２の他の入力側に発振器６８の出力を入力する。

このゲート７２の出力を回路７３で増幅してトランジス
タ７４に入力する。

同トランジスタはスピーカ７５をスイッチ制御するよう
に作用する。

また、バイブレータ６６の出力は緑色の発光ダイオード
（Ｌ．Ｅ．Ｄ．）７６に接続し同発光ダイオード（Ｌ．
Ｅ．Ｄ） ７ ６ははっきりと位相に差がない時は点灯
する。

ＡＮＤゲート７０と７１の出力は赤色の発光ダイオード
（Ｌ．Ｅ．Ｄ． ）７ ７に接続され同発光ダイオード
（Ｌ．Ｅ．Ｄ．）は位相に差がある時に発光して゛ノー
ゴー″位置を表示する。

発光ダイオード（Ｌ．Ｅ．Ｄ． ）７ ７は１つが点灯
し他が消灯している状態で点滅する。

ここで１つのアンテナコイルと他の２つのアンテナコイ
ルの間で位相差が生じた時、排他的オアゲート５７と５
８の出力が位相の変化量に比例して論理レベルの変化が
この状態では生じる。

もしこの変化が１００ｍＳ以下であれば読み出し状態は
変化せず、この量が２０ＫＨｚで１度以下の位相変化に
等しい。

しかしながら、もし変化がこれよりも大きいならば単安
定マルチバイブレータ６６は変化する状態でその結果緑
色の発光ダイオード（Ｌ．Ｅ．Ｄ．）の点灯が中止され
更にまた赤色の２つの発光ダイオード（Ｌ．Ｅ．Ｄ．）
７ ７が点滅して可聴の警告音が発せられる。

バイブレータ６６が出力パルスを発している間リ・トリ
ガラブル（ｒｅ−ｔｒｉｇｇｅｒａｂｌｅ）である場合
、全てのトリガーパルスは２ ５ ０ ｍＳにリセット
され従ってその出力は位相差が与えられている全ての時
間一定に維持される。

もし位相差がない場合又は信号がない場合が与えられる
とバイブレータ６６はトリガーされず緑色の発光ダイオ
ード（Ｌ．Ｅ．Ｄ．）７ ６が発光する。

前述した複数のコイルは固定されたものであるが可動と
してもよく例えばコイルを手動又は自動的に旋回させ位
相に例外的な情報を生じせしめパイプ及びケーブルの位
置に関してより大きい識別力を有することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置を示す斜視図、第２図はパイ
プ又はケーブルが三角形の面積に対して種々の位置に配
置している状態を示す図、第３図Ａ−Ｄは本発明による
装置の回路図を示し、第４図は詳細な回路図を示してい
る。 Ｌ２，３・・・・・・アンテナ、４・・・・・・イエス
／ノーメータ、５・・・・・・三角形面積、６・・・・
・・脚、１１，１２．１３・・・・・・増幅器、１４・
・・・・・位相弁別装置、１５・・・・・・ゲート、１
６，１７，１８・・・・・・増幅器／制御器結合回路、
１９，２０・・・・・・位相比較器、２１，２２・・・
・・・スイッチ、２３・・・・・・表示器、２４，２５
，２６・・・・・・ハイーパス／ロ一一パス増幅器、２
７・・・・・・位相検知器、２８・・・・・・ゲート、
３１，３２，３３・・・・・・増幅器、３４，３５，３
６，３７，３８．３９・・・・・・フィルタ、４０，４
１・・・・・・位相検知器、４２・・・・・・ゲート、
５１ ，５２ ，５３・・・・・・増幅器、５４，５５
．５６・・・・・・アナログーデジタル変換器、５７
，５８・・・・・・排他的オアゲート、５９，５０・・
・・・・インバータ、６１ ，６２，６４・・・・・
・Ｍ■ゲート、６３・・・・・・インバータ、６５・・
・６６・・・・・・リ・トリガラブル単安定型マルチバ
イブレータ、６７ ，６８・・・・・・フリーランニン
グ発振器、６９・・・・・・インバータ、７０，７１・
・・・・・ＡＮＤゲート、７２・・・・・・ゲート、７
３・・・・・・増幅回路、７４・・・・・・トランジス
タ、７５・・・・・・スピーカ、Ｔ６・・・・・・緑色
の発光ダイオード、７７・・・・・・赤色の発光ダイオ
ード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 調査すべき地域内にパイプ又はケーブルが埋設され
   ているか否かを検知する方法において、調査すべき地域
   上方で同地域を多角形面積にその各角を限定する延長軸
   を有するコイルを配設して、同コイル中に発生する信号
   の位相を検知して位相が等しいか又は等しくないかを比
   較することによって調査すべき地域内にケーブル又はパ
   イプが埋設されているかどうかを検知する方法。 ２ 前記調査すべき地域付近に誘導発生器を用い埋設さ
   れたパイプ又はケーブルにＡＣエネルギを誘発させるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 検知装置を静止状態に維持して検知することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４ 多角形の調査すべき面積の各角を延長軸線で限定す
   るように配列されたアンテナコイルと、該コイル中に生
   じた信号の位相を比較しかつ該位相が等しいか又は等し
   くないかを表示するレシーバとを有することを特徴とす
   る地下に埋設されたパイプ又はケーブルが調査すべき地
   域内に存在するか否かを検知する装置。 ５ ３つのコイルによって三角形の面積を限定すること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の装置。 ６ コイル軸は相互に平行であることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項又は第５項に記載の装置。 ７ コイルが互いに下方に向って外方に拡がるように旋
   回可能に取り付けられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項又は第５項に記載の装置。 ８ レシーバは各々の位相が等しいか又は等しくないか
   を示すイエス／ノーメータを含んでいることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項乃至第７項のいずれか一つに記
   載の装置。 ９ レシーバは全てのコイルからの出力を比較する位相
   弁別装置を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項乃至第８項のいずるか一つに記載の装置。 １０ レシーバは１つのコイルからの出力を参考信号
   として用い、更に同参考信号と他のコイルからの出力信
   号とを位相比較することを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項乃至第８項のいずれか一つに記載の装置。 １１ レシーバは複数のコイルからの出力を結合して
   かつ同結合した出力と１つのコイルの出力とを位相検出
   器中で比較することを特徴とする特許請求の範囲第４項
   乃至第８項のいずれか一つに記載の装置。 １２ コイルの出力は各々先ずハイーパス／ローパス
   増幅器に入力されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項乃至第８項のいずれか一つに記載の装置。 １３ レシーバは異なった周波数でコイルからの信号
   をモニタすることを特徴とする特許請求の範囲第４項乃
   至第１２項のいずれか一つに記載の装置１４ レシー
   バはコイルからの信号を２つの異なった周波数で同時に
   モニタすることができることを特徴とする特許請求の範
   囲第１３項に記載の装置１５ コイルからの信号は積
   分して感度を増すようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第４項乃至第１４項のいずれか一つに記載の装置
   。